DE10251634B4 - Verfahren zum Begasen von Schüttgut in einem Schüttgut-Silo und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Begasen von Schüttgut mit einem Spülgas während des Befüllens oder Entleerens in einem Schüttgut-Silo (1) mit einem sich nach unten verjüngenden unteren Entleerungs-Abschnitt (3) mit einem unteren Auslass (4),
wobei in den Entleerungs-Abschnitt (3) in mehrere übereinander befindliche Begasungs-Bereiche (7, 8, 9) unterschiedliche Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenströme eingeblasen werden und
wobei in den unteren Begasungs-Bereich (7) beim Befüllen des Silos (1) mit Schüttgut ein erhöhter Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstrom eingeblasen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Begasen von Schüttgut in einem Schüttgut-Silo und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
• Viele Schüttgüter bilden beim Austragen aus Silos mit einem unteren sich konisch verjüngenden Entleerungs-Abschnitt Brücken, wodurch das Austragen behindert wird. Um trotz dieser Neigung der Schüttgüter zur Brückenbildung einen funktionierenden Austrag zu erreichen, ist es aus zahlreichen Veröffentlichungen, beispielsweise den DE-PSen 1 130 368 und 1 169 850, der DE 3 716 047 A , der DE 3 012 065 A und den US-PSen 2,170,258 und 2,732,099 bekannt geworden, zum Entleeren Gas in den Silo einzublasen, um die Brücken zu zerstören.
• Weiterhin gibt es zahlreiche Schüttgüter, insbesondere Kunststoffe, die nach ihrer Herstellung und in den der Lagerung dienenden Schüttgut-Silos noch über eine längere Zeit begast werden müssen, und zwar mit sogenanntem Spül-Gas, mittels dessen beispielsweise brennbare Ausdünstungen des Schüttgutes beseitigt werden, damit keine zündfähigen und damit explosionsfähigen Luft-Gasgemische entstehen. Bei solchen Ausdünstungen kann es sich beispielsweise um Restmonomere, wie Ethylen, handeln. Aus Kostengründen wird kein inertes Gas verwendet, sondern Luft. Bei Bedarf wird zur Notabsicherung eine Zusatzeinspeisung mit inertem Gas vorgesehen, wobei im Notfall der Anlagenbetrieb (Befüllen des Silos mit Schüttgut) gestoppt wird, um mit geringen Mengen an inertem Gas einen sicheren Stillstand zu gewährleisten. Das Ziel ist es hierbei, durch eine ausreichend hohe Spül-Gasmenge an Luft die Konzentration an brennbaren Ausdünstungen unterhalb der unteren Explosionsgrenze, also unterhalb eines kritischen Wertes zu erhalten, um Brände und Explosionen zu vermeiden.
• Es wurde erkannt, dass auch bei einer an sich ausreichenden Begasung zu Beginn des Befüllens unerwünschte oder unzulässige Konzentrationen von vom Schüttgut abgegebenen Gasen auftreten können. Weiterhin wurde erkannt, dass Ursache hierfür ist, dass die lokal im Silo eingetragene Spül-Gasmenge bezogen auf den eingetragenen Schüttgut-Massenstrom zu gering ist und sich dadurch zu Beginn des Befüllens lokal und zeitlich begrenzt unerwünscht hohe Konzentrationen der brennbaren Ausdünstungen bilden können.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der allgemeinen Gattung so auszugestalten, dass sichergestellt ist, dass auch während des Befüllens eine ordnungsgemäße Begasung möglich ist, und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass zu Beginn der Befüllung des Silos, wenn nur in den unteren oder mittleren Begasungs-Bereich Schüttgut eingegeben ist bzw. wird, wobei also die Begasung im oberen Begasungs-Bereich wirkungslos ist, trotzdem eine ausreichend intensive Begasung stattfindet. Mit der Anlage nach Anspruch 3 wird diese Aufgabe ebenfalls gelöst.
• Die Unteransprüche geben zahlreiche vorteilhafte Ausgestaltungen wieder. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigt
• 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
• 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
• 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung
• 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung
• 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung und
• 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• Bei allen Ausführungsbeispielen ist ein Schüttgut-Silo 1 vorgesehen, das in der Regel über den größten Teil seiner Höhe als Zylinder 2 ausgebildet ist und an seinem unteren Ende einen sich konisch verjüngenden Entleerungs-Abschnitt 3 aufweist. Ein solcher sich konisch verjüngender Entleerungs-Abschnitt 3 weist üblicher Weise einen Konuswinkel a von 50° bis 60° auf. Am unteren Ende dieses kegelstumpfförmigen unteren Abschnitts 3 ist ein Auslass-Stutzen 4 vorgesehen. Der Silo 1 wird von oben über eine nur angedeutete Schüttgut-Zuführung 5 befüllt. An seiner Oberseite weist der Silo 1 weiterhin eine Entlüftung 6 auf.
• Alle Ausführungsbeispiele weisen drei Begasungs-Bereiche 7, 8, 9 auf. Ein Begasungsbereich 7, der unterste, befindet sich in dem Auslass-Bereich, also in dem Auslass-Stutzen 4 bzw. dem unmittelbar darüber befindlichen Bereich des Entleerungs-Abschnitts 3. Ein mittlerer Begasungs-Bereich 8 ist im mittleren Höhenbereich des Entleerungs-Abschnitts 3 vorgesehen, während ein oberer Begasungs-Bereich sich im oberen Bereich des Entleerungs-Abschnitts 3 befindet. Im jeweiligen Begasungs-Bereich 7, 8, 9 mündet eine Begasungs-Leitung 10 bzw. 11 bzw. 12 in den Entleerungs- Abschnitt. Die Einmündung der jeweiligen Leitung 10, 11, 12 kann als sich über den Umfang des Entleerungs-Abschnitts 3 erstreckende Ringleitung mit mehreren Einblassstellen ausgestaltet sein. Alternativ oder kumulativ kann auch der Entleerungs-Abschnitt 3 im Inneren mit einem zusätzlichen Kragen bzw. Konus ausgerüstet sein. Ein solcher Kragen bzw. Konus würde eine als Ringkammer ausgestaltete Einblassstelle bilden, welche über die jeweilige Leitung 10, 11 oder 12 versorgt wird. Weiterhin ist es auch möglich, die jeweilige Leitung 10, 11, 12 bis in die Mitte des Entleerungs-Abschnitts 3 zu führen. Selbstverständlich können an Stelle von drei Begasungs-Bereichen 7, 8, 9 mit entsprechenden Begasungs-Leitungen 10, 11, 12 auch mehr als jeweils drei oder nur zwei vorgesehen sein.
• Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 erfolgt die Grund-Versorgung der Begasungs-Leitungen 10 bis 12 mit Druckgas von einer gemeinsamen Druckgas-Quelle 13, bei der es sich um ein von einem Motor 14 angetriebenes Gebläse 15 oder einen Ventilator oder einen Verdichter handeln kann. Anstelle dessen kann auch ein vorhandenes Werksnetz als Druckgas-Quelle 13 dienen. Von der Druckgas-Quelle 13 führt eine zentrale Druckgas-Versorgungsleitung 16 zu den untereinander verbundenen Begasungs-Leitungen 10, 11, 12.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist eine Druckgas-Zusatzquelle 17, bei der es sich beispielsweise um das erwähnte Werksnetz handeln kann, vorgesehen, die über ein Absperr-Ventil 18 und eine Drossel 19 mit der Druckgas-Versorgungsleitung 16 verbunden ist. Alternativ oder kumulativ hierzu kann auch eine Druckgas-Zusatzquelle 17' vorgesehen sein, die über ein Absperr-Ventil 18' und eine Drossel 19' direkt mit dem unteren Begasungs-Bereich 7 verbunden ist.
• In der oberen Begasungs-Leitung 12 und der mittleren Begasungs-Leitung 11 sind Blenden 20, 21 angeordnet. Dagegen ist in der unteren Leitung 10 keine Blende vorgesehen. Die Funktion der Blenden 20, 21 besteht gleichermaßen wie den später noch erwähnten Blenden in der gezielten Aufteilung des Spül-Gases. Würden keine Blenden verwendet, so würde der größte Teil des Spül-Gases durch die obere Begasungs-Leitung 12 in den oberen Begasungs-Bereich 9 strömen und dort in den Silo 3 eintreten. Die Wirkung der Blenden 20, 21 besteht in der Kompensierung des Druckverlustes des Spül-Gases, den das Spül-Gas erleidet, das unterhalb des betreffenden Begasungs-Bereiches eintritt. Der Druckverlust in einer Blende ist etwa proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Gases. Die Drossel 19 und auch später noch erwähnte Drosseln ist eine Laval-Düse. Diese Laval-Düsen werden im überkritischen Zustand betrieben und stellen somit sicher, dass eine definierte Gasmenge dem jeweiligen Begasungs-Bereich zugeführt wird. Statt Blenden bzw. Laval-Düsen können auch andere Drosselorgane wie Schieber, Klappen, Hähne etc. verwendet werden.
• Wenn der Silo 1 befüllt wird, dann wird in den Entleerungs-Abschnitt 3 über alle Begasungs-Leitungen 10, 11, 12 von der Druckgas-Quelle 13 kommendes Druckgas als Spül-Gas eingeblasen. Zu Beginn des Befüllungsvorganges soll direkt in den unteren Begasungs-Bereich 7 mehr Gas pro Zeiteinheit eingeblasen werden, da sich in den darüber befindlichen Begasungs-Bereichen 8, 9 noch kein Schüttgut befindet, das dort eingeblasene Gas also frei nach oben abströmt und somit nicht zur Spülung des Schüttgutes beiträgt.. Hierzu wird über die Druckgas-Zusatzquelle 17 Druckgas in die Versorgungsleitung 16 geblasen. Dadurch steigt die Spül-Gasmenge, die über die Leitung 10 in den Begasungsbereich 7 eingetragen wird. Mit dem Ansteigen des Schüttgutes im konischen Entleerungs-Abschnitt 3 wird diese Zusatz-Gasmenge wieder zurückgenommen, da nunmehr auch das über die mittlere und die obere Begasungs-Leitung 11, 12 zugeführte Spül-Gas zur Wirkung kommt. Außerdem sinkt während dieser Zeit auch die Menge an Ausdünstungen des zu unterst eingelagerten Schüttgutes.
• Der Grundaufbau der Ausführung nach 2 entspricht der nach 1. In diesem Fall ist hierbei eine Bypass-Leitung 22 zur Blende 21 in der oberen Begasungs-Leitung 12 vorgesehen. In dieser befindet sich ein Absperr-Ventil 23 und eine Blende 24. Diese Ausführungsform wird beim Befüllen und beim Entleeren mit konstantem Gesamt-Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom betrieben, d.h. grundsätzlich wird über die untere Begasungs-Leitung 10 ein größerer Anteil des Druckgases in den Entleerungs-Abschnitt 3 eingeblasen als über die mittlere und die obere Leitung 11, 12, der in diesen die Blenden 20, 21 angeordnet sind. Um eine Behinderung des ausfließenden Schüttgut-Massenstromes während der Entleerung des Silos 3 durch entgegenströmendes Spül-Gas zu vermeiden, ist es wiederum wünschenswert, durch die untere Begasungs-Leitung 10 einen reduzierten Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom zuzuführen. Hierzu wird dann das Bypass-Ventil 23 geöffnet, sodass ein größerer Anteil der Gesamt-Gasmenge durch die obere Begasungs-Leitung 12 in den oberen Begasungs-Bereich 9 strömt. Entsprechend wird der untere Begasungs-Bereich 7 entlastet, d.h. durch die Begasungs-Leitung 10 strömt eine geringere Druckgasmenge ein, sodass das Ablaufen des Schüttgutes durch den Auslass-Stutzen 4 nicht behindert wird. Kumulativ kann eine entsprechende Bypass-Leitung 22' mit einem Absperr-Ventil 23' und einer Blende 24' der mittleren Begasungs-Leitung 11 zugeordnet sein und dort die Blende 20 überbrücken.
• Bei der Ausführungsform nach 3 ist in den drei Begasungs-Leitungen 10, 11, 12 jeweils ein variables Drossel-Organ 25, 26, 27 angeordnet, das jeweils über einen Durchflussmesser 28, 29, 30 angesteuert wird. Hierüber kann über eine nicht dargestellte zentrale Steuerung die Druckgas-Zufuhr zu den einzelnen Begasungs-Bereichen 7, 8, 9 besonders feinfühlig und den jeweiligen Befüllungsverhältnissen oder Entleerungsverhältnissen des Silos 1 angepasst werden. Für jedes Drossel-Organ 25, 26, 27 wird der entsprechende Durchflussmesser 28 bzw. 29 bzw. 30 individuell bestimmt und angepasst.
• Das Ausführungsbeispiel nach 4 entspricht in seinem Grundaufbau wiederum dem nach den 1 und 2. In diesem Fall wird aber der zugeführte Gesamt-Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom geregelt und zwar wiederum über ein Drossel-Organ 31, das sich in der Versorgungsleitung 16 befindet. Diesem ist ein Durchflussmesser 32 vorgeschaltet oder ein Durchflussmesser 33 nachgeschaltet. Der jeweilige Durchflussmesser 32 oder 33 wirkt auf eine gemeinsame Steuerung des Drossel-Organs 29 ein. Der Druckgas-Mengen- oder -Volumenstrom wird vor und hinter den Drossel-Organ 29 erfasst. Es erfolgt dann während der Befüllung des Silos 3 eine entsprechende Erhöhung oder während der Entleerung des Silos 3 eine entsprechende Absenkung des Druckgas-Mengen- oder Volumenstromes..
• Das Ausführungsbeispiel nach 5 unterscheidet sich von dem nach 1 dadurch, dass die Druckgas-Zusatzquelle 17 nicht vorhanden ist, dass anstelle dessen aber die Druckgas-Quelle 13 mengenregelbar ist. Der Motor 14 ist hierzu drehzahlregelbar. Durch entsprechende Veränderung der über die Druckgas-Versorgungsleitung 16 zugeführten Druckgas-Menge kann eine entsprechende Druckgasmengen-Veränderung in der unteren Begasungs-Leitung 10 erfolgen.
• Beim Ausführungsbeispiel nach 6 ist die Druckgas-Quelle 13 nur auf die mittlere und obere Begasungs-Leitung 11, 12 geschaltet, die – wie bei den früheren Ausführungsbeispielen – Blenden 20, 21 aufweisen. Die untere Begasungs-Leitung 10 wird ausschließlich von einer Druckgas-Zusatzquelle beaufschlagt, der – wie beim Ausführungsbeispiel nach 1 – ein Absperr-Ventil 18 und eine Drossel 19 nachgeordnet sind. Damit ist eine Veränderung des Druckgas-Mengen- oder -Volumenstroms über einen weiten Bereich möglich, der über den unteren Begasungs-Bereich 7 zugeführt wird.

Claims (11)

1. Verfahren zum Begasen von Schüttgut mit einem Spülgas während des Befüllens oder Entleerens in einem Schüttgut-Silo (1) mit einem sich nach unten verjüngenden unteren Entleerungs-Abschnitt (3) mit einem unteren Auslass (4), wobei in den Entleerungs-Abschnitt (3) in mehrere übereinander befindliche Begasungs-Bereiche (7, 8, 9) unterschiedliche Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenströme eingeblasen werden und wobei in den unteren Begasungs-Bereich (7) beim Befüllen des Silos (1) mit Schüttgut ein erhöhter Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstrom eingeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den unteren Begasungs-Bereich (7) beim Entleeren des Silos (1) ein reduzierter Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstrom eingeblasen wird.
3. Anlage zum Begasen von Schüttgut mit einem Spülgas während des Befüllens oder Entleerens mit einem Schüttgut-Silo (1) mit einem sich nach unten verjüngenden unteren Entleerungs-Abschnitt (3) und einem unteren Auslass (4), wobei in den Entleerungs-Abschnitt (3) in mehreren übereinander befindlichen Begasungs-Bereichen (7, 8, 9) Begasungs-Leitungen (10, 11, 12) für Spülgas einmünden, wobei die Begasungs-Leitungen (10, 11, 12) mit einer Druckgas-Quelle (13, 13') für Spülgas verbunden sind und wobei Einrichtungen zur direkten oder indirekten Erhöhung des Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstromes vorgesehen sind, der beim Befüllen des Silos (1) in den unteren Begasungs-Bereich (7) einblasbar ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur direkten oder indirekten Reduktion des Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstroms vorgesehen sind, der beim Entleeren des Silos (1) in den unteren Begasungs-Bereich (7) einblasbar ist.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Änderung der Verteilung der in die Begasungs-Bereiche (7, 8, 9) einblasbaren Spül-Gas-Mengen- oder – Volumenströme vorgesehen sind.
6. Anlage nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckgas-Zusatzquelle (17, 17') vorgesehen ist, die auf den unteren Begasungs-Bereich (7) schaltbar ist.
7. Anlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Bypass-Leitung (22, 22') auf mindestens einen oberhalb des unteren Begasungs-Bereichs (7) befindlichen Begasungs-Bereich (8, 9) schaltbar ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren Begasungs-Leitungen (10, 11, 12) regelbare Drossel-Organe (25, 26, 27) vorgesehen sind.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Veränderung des von der Druckgas-Quelle (13, 13') zuführbaren Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstroms vorgesehen sind.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Begasungs-Bereich (7) von einer Druckgas-Zusatzquelle (17) mit einem veränderbaren Spül-Gas-Mengen- oder -Volumenstrom aufschlagbar ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass, in den Begasungs-Leitungen (11, 12) für mindestens einen oberhalb des unteren Begasungs-Bereichs (7) befindlichen Begasungs-Bereich (8, 9) Blenden (20, 21) angeordnet sind.